Extração do Aromatizante Acetato de Isoamila

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QMC5230 – Química Orgânica Experimental I Data de realização do experimento: 18/02/2022
Síntese de um Aromatizante Artificial: Acetato de Isoamila
Maria Eduarda Voigt Sarti
mariaeduardaitapema@gmail.com
Palavras Chave: síntese, aromatizante, fisher, éster.
Introdução
Os ésteres são substâncias orgânicas muito
encontradas na natureza, essas substâncias
desempenham papel importante na indústria,
porque realçam e imitam sabores e aromas.
(OLIVEIRA, 2014).
Dentre estes está o acetato de isoamila que
apresenta aroma de banana. E é obtido através da
reação reversível entre um ácido carboxílico e um
álcool ou mais conhecida como reação de
esterificação de Fisher (MCMURRY, 2011).
A esterificação de ácido carboxílicos com álcoois é
realizada com o uso de catalisadores ácidos como
ácido sulfúrico, ácido iodídrico e ácido clorídrico. O
ácido sulfúrico é um ácido mineral diprótico forte,
inodoro, incolor, líquido e excelente desidratante,
sendo o mais utilizado pois acelera a reação para
formar água e éster (MCMURRY, 2011).
Devido à reversibilidade da reação, é necessário a
utilização de alguns métodos para deslocar o
equilíbrio para formação dos produtos (acetato de
isoamila), entre os quais a adição de excesso de um
reagente (ácido acético), de acordo ao princípio de
Le Chatelier para aumentar o rendimento da reação
(OLIVEIRA, 2014).
A extração líquido-líquido é utilizada para separar a
fase orgânica e aquosa imiscíveis pela diferença de
solubilidade, permitindo a separação de ácidos não
desejados. Ademais é usado na reação bicarbonato
de sódio saturado para a neutralização, e absorção
do excesso de água do acetato de isoamila, devido
a reação ácido-base que formam um sal.
Para purificar a amostra, utiliza-se a destilação
fracionada com uma coluna de fracionamento para a
remoção do álcool e ácido acético pelo seu grau
volátil.
Objetivos
Sintetizar e separar o acetato de isoamila por meio
da reação de esterificação de Fisher. Purificar o
éster obtido com a reação através da extração
líquido-líquido e misturar reacional bicarbonato de
sódio aquoso para desacidificar, e, purificar a reação
do produto por destilação fracionada. Testar a
efetividade dos processos de purificação pelo índice
de refração. E determinar o rendimento percentual
depois da destilação fracionada.
Discussão dos Resultados
A síntese do acetato de isoamila ocorre a partir da
esterificação de Fischer, por meio, do ataque
nucleofílico da hidroxila do álcool isoamílico no
carbono eletrofílico do ácido carboxílico. Esse
mecanismo em meio ácido está demonstrado abaixo
no Esquema 1.
Esquema 1: Mecanismo da reação de Esterificação
de Fischer.
Fonte: (CAVALCANTE, MORAES et al.;2015)
Neste experimento, usou-se 12 mL de ácido
acético glacial, 10 mL de álcool isoamílico e 1 mL de
ácido sulfúrico concentrado. Para o ácido acético e
álcool isoamílico foram usados a bureta para
obtenção do volume, já o ácido sulfúrico
concentrado foi necessário o uso de uma pipeta
com a pera de sucção para aferir o volume. Abaixo
na Tabela 1, apresenta-se os volumes e
propriedades físicas dos reagentes. O cálculo do
número de mols por volume é realizado com base
na Equação 1 e apresentado na Tabela 1.
𝑁º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 = (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 𝑋 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒)/𝑀𝑀
MM = Massa Molar
Equação 1: Cálculo do número de mols pelo volume
Reagente Ácido Acético Álcool isoamílico
Volume (mL) 12,00 10,00
Densidade
(g/mL)
1,0446 0,8104
Massa Molar
(g/mol)
60,05 88,15
Quantidade
Molar
0,21 0,092
Tabela 1: Volume, densidade, massa molar e
quantidade molar dos reagentes usados.
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Highlight
Fischer: esterificação? Representação?
Modelo chave-fechadura?
Refratometria?
Não tem problema ir pesquisar o mecanismo... mas no relatório eu quero ver uma produção sua!
9,85
QMC5230 – Química Orgânica Experimental I Data de realização do experimento: 18/02/2022
Referência: (LIDE, D.R.; 1991a), (LIDE, D.R.;
1991c).
Com base no princípio de Le Chatelier, o equilíbrio
químico é deslocado no sentido do produto, ou seja,
acetato de isoamila quando há um excesso de ácido
acético glacial, proporcionando maior rendimento na
reação. No experimento, usou-se um balão de fundo
redondo com a solução e alguns pedaços pequenos
de porcelana, uma manta de aquecimento, e um
condensador de refluxo. Vale observar que a reação
se caracteriza endotérmica.
Figura 1. Condensador Allihn
Fonte: (VOIGT, 2022).
Após será necessário purificar o acetato de
isoamila para a remoção de reagentes indesejados
e impurezas. Seguindo o experimento, foi
transferido o volume do balão para um funil de
extração e lavado com 40 mL de água destilada,
para que o ácido sulfúrico interage com a água
devido a sua polaridade. Depois, foram feitas duas
lavagens com 20 mL de bicarbonato de sódio
saturado, para remover as substâncias ácidas, ou
seja, o ácido acético, pois o bicarbonato se
comporta como base. Dessa forma, a reação se
caracteriza ácido-base resultando em produtos
solúveis em água, ou seja, pode-se separar as fases
aquosa e orgânica com a extração de Na2CO3. Em
seguida, foi secado o éster com sulfato de sódio
anidro e filtrado por gravidade.
Figura 2. Separação das fases
Fonte: (VOIGT, 2022).
Para obter-se somente o acetato de isoamila,
precisamos usar a destilação fracionada para
remover o álcool isoamílico que não reagiu com as
extrações citadas acima, tendo em vista que os
pontos de ebulição do acetato de isoamila e do
álcool isoamílico são bem próximos, podemos
observar na Tabela 2.
Composto Acetato de
isoamila
Álcool isoamílico
Ponto de
Ebulição (ºC)
142,5 131,1
Tabela 2: Ponto de ebulição dos composto (Acetato
de isoamila e Álcool isoamílico)
Referência: (LIDE, D.R.; 1991b), (LIDE, D.R.;
1991c).
Figura 3. Destilação fracionada
Fonte: (VOIGT, 2022).
Como mostrado acima, quando chegou próximo da
temperatura 131,1ºC o álcool começou a destilar, se
separando do acetato de isoamila. E com o aumento da
temperatura, próximo de 142,5ºC, o éster se deslocou
para o erlenmeyer, lembrando que foi retirada a fração
antes que o balão estivesse em perigo (seco). Desta
maneira, podemos afirmar que a destilação fracionada foi
muito eficiente para a remoção das impurezas. Além
disso, foi observado que depois da destilação fracionada
a solução com cor amarelada se tornou incolor,
evidenciando novamente a sua eficiência na remoção de
impurezas pela cor.
Para encontrar o rendimento, é necessário
determinar a massa teórica máxima que poderia
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sintetizar. Sabendo que o reagente limitante é o
álcool isoamílico, e que considera-se que a reação é
1:1, sendo assim, podemos encontrar a quantidade
molar do éster formado, a partir do álcool, pois são
na mesma proporção. De acordo, conhece-se a
massa molar do acetato de isoamila, sendo 130,185
g/mol (LIDE, D. R. 1991b), dessa forma, podemos
determinar a massa teórica do estér que foi 11,98g,
como mostra abaixo os cálculos, esse valor será
usado de base para a comparação para os cálculos
de rendimento.
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 é𝑠𝑡𝑒𝑟 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑋 𝑛º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 é𝑠𝑡𝑒𝑟 = 130, 185𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑋 0, 092 𝑚𝑜𝑙 
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 é𝑠𝑡𝑒𝑟 = 11, 98𝑔 
Depois das extrações, o líquido foi depositado em
um frasco previamente pesado e usado o recurso
tara na balança, assim encontramos a massa do
acetato de 8,78g.
Com esses dados podemos calcular o rendimento,
conforme a Equação 2:
% rend. =
 (𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑔/𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑔) * 100%
Equação 2: Fórmula do cálculo de rendimento
% rend. bruto = (8, 78 𝑔/11, 98𝑔) * 100%
% rend. bruto = 73, 29%
De acordo com a fórmula, encontramos um
rendimento bruto de 73,29%, que é satisfatório
considerando que há possíveisperdas nos
recipientes e parte do álcool que não reagiu, sendo
que a reação ocorre em equilíbrio.
Após a destilação fracionada, os dados obtidos
pela pesagem das massas, estão abaixo, na Tabela
3:
Massa do
Erlenmeyer (g)
Massa total
depois da
destilação (g)
Massa do líquido
antes dest. (g)
74,96 120,98 50,54
Tabela 3: Massa da vidraria, total e do líquido sem
ser destilado.
A amostra de 8,78g representa 17,37% da massa
do líquido, como mostrado abaixo:
% amostra no todo = (8, 78𝑔/50, 54𝑔) * 100%
% amostra no todo = 17,37%
Logo, após a destilação observou-se um total de
46,02g de éster, como mostra-se abaixo:
120, 98 − 74, 96𝑔 = 46, 02𝑔
Agora, podemos calcular a massa final do éster
depois da destilação, através dos cálculos a seguir:
46, 02𝑔 𝑥 17, 37% = 8, 0𝑔
Portanto, 8,0g de éster foram produzidos no
experimento, sendo que 11,98g refere-se ao valor
teórico, sendo assim, podemos encontrar o
rendimento total do experimento, segue abaixo o
cálculo de rendimento:
% rend. total = (8, 0 𝑔/11, 98𝑔) * 100%
% rend. total = 66, 7%
Com base nos dados encontrados, vale ressaltar
que foram pesados o erlenmeyer com líquido e
vazio, dessa forma, subtraindo erlenmeyer vazio do
cheio, encontrou-se a massa do líquido, essa massa
do líquido está agrupada com 6 amostras diferentes.
Por isso, foi necessário encontrar a proporção da
amostra dentre a amostra unida, dessa maneira,
podemos concluir que o rendimento foi de 66,7%,
sendo um bom resultado. Portanto, demonstra que
havia uma parte significativa de impurezas no
líquido, que contribuíram para o aumento da massa
bruta e com a destilação foi possível purificar o
éster.
Figura 4.Resultado da refração
Fonte: (VOIGT, 2022).
Por último, foi realizada uma análise de índice de
refração para comprovar o nível de pureza do
produto obtido. Ademais, o valor experimental
encontrado foi de 1,397 a 23,6 ºC, já o valor
relatado na literatura é de 1,400 (LIDE, D. R.; 1991).
Com base nos valores, podemos concluir que há
proximidade do produto e refere-se ao acetato de
isoamila.
Conclusões
Por meio desse experimento foi possível utilizar a
reação de esterificação para a síntese do
aromatizante artificial acetato de isoamila, na qual
foi empregado a destilação fracionada para a
purificação de impurezas. Com um rendimento bruto
de 73, 29% antes da destilação fracionada e depois
da destilação obtemos um rendimento total de
66,7%. Com base nesses valores, podemos concluir
que a técnica foi bem eficiente. Além disso, foi
analisado o índice de refração da amostra obtida
pela destilação fracionada, e o valor encontrado é
bem próximo, encontrou-se de 1,397 a 23,6 ºC e o
valor obtido pela literatura é de 1,400. Dessa forma,
podemos afirmar que se trata do produto: acetato
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25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ
Esse 1,4000 correspondia à mesma temperatura do experimento?? Precisas fazer a correção...
Á mesma temperatura? Se não, precisa corrigir o experimental...
QMC5230 – Química Orgânica Experimental I Data de realização do experimento: 18/02/2022
de isoamila. Então, todos os objetivos foram
alcançados e com resultados bem satisfatórios.
Referências Bibliográficas
BRUICE, P. Y., Química Orgânica, 4ª ed., São
Paulo: Pearson Prentice Hall, v. 2, c. 17, p. 113,
2006.
CALVALCANTE, Phelipe Matheus Moraes et al .
Proposta de preparação e caracterização de
ésteres: um experimento de análise orgânica na
graduação. Educ. quím, Ciudad de México, v. 26, n.
4,p.319-329,2015.Disponíve:<https://www.sciencedir
ect.com/science/article/pii/S0187893X15000531>.Ac
essado em: 20 de fev. 2022.
COSTA, T. S. et al, Confirmando a Esterificação
de Fischer por meio de Aromas, Química Nova na
Escola, n. 19, p. 36, 2004.
LIDE, D. R., CRC Handbook of Chemistry and
Physics, 72. ed., Boca Raton: CRC Press, c. 3, p. 3,
1991. (a)
LIDE, D. R., CRC Handbook of Chemistry and
Physics, 72. ed., Boca Raton: CRC Press, c. 3, p.
312, 1991. (b)
LIDE, D. R., CRC Handbook of Chemistry and
Physics, 72. ed., Boca Raton: CRC Press, c. 3, p.
342, 1991.
MCMURRY, J.; Química Orgânica, 7ª.ed., Cengage
Learning: São Paulo, 2011.
OLIVEIRA, C. A. et al. Síntese de ésteres de
aromas de frutas: um experimento para cursos
de graduação dentro de um dos princípios da
química verde. Revista virtual de química, 2014.
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25a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ
Os padrões de citação estão ok...
Highlight
Onde essa ref. foi citada no texto??
Onde essa ref. foi citada no texto??
Aqui faltou o (c)